用于形成槽紋過濾介質的方法和裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請是于2009年2月3日提交的PCT國際專利申請，除美國之外的所有指定 國的申請人為美國公司唐納森公司（Donaldson Company, Inc.)，僅以美國為指定國時以 美國公民 Ted A. Moe, Gregory J. Fesenmaier, Gary J. Rocklitz, Ming Ouyang 和印度公民 Anitha M. Mathew 為申請人。 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請包括于2008年2月4日向美國專利和商標局提交的美國臨時專利申請號 61/025, 999的公開內容。本發明以適當的程度要求美國臨時專利申請號61/025, 999的優 先權。美國臨時專利申請號61/025, 999的完整公開內容在此被結合入本文作為引用。
技術領域
[0003] 本發明涉及用于形成槽紋過濾介質、單面介質和過濾介質包的方法和裝置。槽紋 過濾介質可用作空氣過濾介質，并且可包括重復型式的槽紋，所述重復型式的槽紋的槽紋 片材在一個槽紋周期中在相鄰同側峰之間設置有至少一個脊。所述重復槽紋型式可在槽紋 周期中在相鄰同側峰之間設置有至少兩個脊、至少三個脊或至少四個脊。所述過濾介質的 示例形式可被表征為Z-介質。所述裝置可以包括第一輥和第二輥，以提供輥縫，槽紋過濾 介質被送入所述輥縫中并使得過濾介質具有重復型式的槽紋。
【背景技術】
[0004] 流體流（例如空氣和液體）中攜帶有雜質。在許多情況，希望從流體流中過濾出某 些或全部雜質。例如，至機動車輛或發電設備的發動機的空氣流，至燃氣渦輪系統的氣流， 和至各種燃燒爐的空氣流，其中都攜帶有應該被過濾掉的顆粒物雜質。另外，發動機潤滑系 統、液壓系統、冷卻系統或燃料系統中的液體流可能攜帶有應該被過濾的雜質。對于所述系 統，優選從流體中除去選定的雜質（或使其含量在流體中降低）。業已開發出用于減少雜質 的多種流體過濾器（空氣或液體過濾器）結構。不過，總體來說仍在尋求進一步的改進。
[0005] Z-介質一般是指一種類型的槽紋過濾介質元件，其中流體在介質元件的第一面進 入槽紋并在介質元件的第二面流出槽紋。一般，Z-介質的所述面設置在介質的相對端上。 流體通過一個面上的開口槽紋進入并通過另一面上的開口槽紋流出。在第一面和第二面之 間的某個點，流體從一個槽紋進入另一個槽紋，以實現過濾。
[0006] 早期形式的Z-介質通常被稱為波紋狀介質，這是因為介質的特征來自于波紋狀 箱紙板業。不過，波紋狀箱紙板一般被設計用于承載負荷，而并非用于過濾效率。槽紋設計 可以偏離波紋狀箱紙板業的標準和尺寸進行改進，以具有改進的過濾介質性能。
[0007] 不同的公開文獻已經對Z-介質中的槽紋形式提出了修改。例如，美國專利號 5, 562, 825披露了波紋型式，示出了采用有些半圓形（截面）的入口槽紋鄰近窄的V-形（具 有彎曲側）的出口槽紋（參見美國專利號5, 562, 825的圖1和3)。在Matsumoto等人的 美國專利號5, 049, 326中，示出了由具有半管的一種片材連接至具有半管的另一種片材所 限定的圓形（截面）或管狀槽紋，其中在所形成的平行的直槽紋之間具有扁平區域。參見 美國專利號5, 049, 326的圖2。Ishii等人的美國專利號4, 925, 561(圖1)中示出了槽紋 被折疊成具有矩形截面，其中槽紋沿著其長度成錐形。在WO 97/40918(圖1)中，示出了具 有彎曲的波型（由相鄰的彎曲凸起和凹入波谷構成）但沿其長度成錐形的（并因此不是直 的）槽紋或平行的波紋。另外，在WO 97/40918中，示出了具有彎曲波型但具有不同尺寸的 波峰和波谷的槽紋。
【發明內容】
[0008] 根據本發明提供了 一種用于形成槽紋過濾介質的方法。所述方法包括使過濾介質 成槽紋狀，以便形成具有重復型式槽紋的槽紋過濾介質，其中重復型式槽紋中的至少一個 槽紋包括在相鄰同側峰之間的槽紋周期中的至少一個脊。重復型式槽紋可包括至少一個槽 紋，所述至少一個槽紋具有設置在相鄰同側峰之間的槽紋周期中的至少兩個脊。在相鄰的 峰之間可以設置脊。"脊"是指在槽紋峰之間不同傾斜度的介質部分之間的相交線。"脊"的 引用不包括槽紋峰。
[0009] 形成槽紋過濾介質的方法可以包括將過濾介質送入由第一輥和第二輥形成的輥 縫中以便形成槽紋過濾介質的步驟。第一輥可以包括多個第一輥突出部分和多個第一輥凹 處，其中第一輥具有交替的第一輥突出部分和第一輥凹處。第一輥突出部分中的至少一個 包括由介質張弛區域（relaxation area)分隔開的至少兩個介質接觸區域。優選的，第一車昆 突出部分中的至少一個包括由介質張弛區域分隔開的至少三個介質接觸區域。第二輥包括 多個第二輥凹處和多個第二輥突出部分，其中第二輥具有交替的第二輥凹處和第二輥突出 部分。第二輥凹處中的至少一個包括由介質張弛區域分隔開的至少兩個介質接觸區域。優 選的，第二輥凹處中的至少一個包括由介質張弛區域分隔開的至少三個介質接觸區域。在 一個示例性實施例中，所有的第一輥突出部分和所有的第二輥凹處包括由介質張弛區域分 隔開的至少兩個介質接觸區域，并且優選包括由介質張弛區域分隔開的至少三個介質接觸 區域。
[0010] 根據本發明提供了一種用于形成單面介質的方法。所述方法包括將槽紋過濾介質 連接（例如，粘接）至表面片材，以便形成單面介質。
[0011] 根據本發明提供了一種用于形成過濾介質包的方法。所述用于形成過濾介質包的 方法可以包括由單面介質形成卷繞的過濾介質包。所述卷繞的過濾介質包可以呈圓筒形、 長圓形或跑道形。所述用于形成過濾介質包的方法可包括由單面介質形成層疊的過濾介質 包。形成層疊的過濾介質包包括將多個單面介質片材層疊。
[0012] 根據本發明提供了一種用于形成槽紋過濾介質的裝置。所述裝置包括第一輥和第 二輥。第一輥包括多個第一輥突出部分和多個第一輥凹處，其中第一輥具有交替的第一輥 突出部分和第一輥凹處。第一輥突出部分中的至少一個包括由介質張弛區域分隔開的至少 兩個介質接觸區域。第二輥包括多個第二輥凹處和多個第二輥突出部分，其中第二輥具有 交替的第二輥凹處和第二輥突出部分。第二輥凹處中的至少一個包括由介質張弛區域分隔 開的至少兩個介質接觸區域。
【附圖說明】
[0013] 圖1是現有技術的示例性Z-過濾介質的局部示意性透視圖。
[0014] 圖2是圖1所示現有技術介質的一部分的放大示意性剖視圖。
[0015] 圖3是各種波紋狀介質定義的示意圖。
[0016] 圖4a_c是根據本發明所得到的介質的一部分的放大示意性剖視圖。
[0017] 圖5是示意圖，示出了本發明的槽紋介質的制造。
[0018] 圖6是用于形成本發明槽紋介質的壓印輥或輪的剖視圖。
[0019] 圖7是圖6所示壓印輥或輪的一部分的放大局部剖視圖。
[0020] 圖8是圖7所示壓印輥或輪的一部分的放大局部剖視圖。
[0021] 圖9是用于形成本發明槽紋介質的壓印輥或輪的剖視圖。
[0022] 圖10是圖9所示接納輥或輪的一部分的放大局部剖視圖。
[0023] 圖11是圖10所示接納輥或輪的一部分的放大局部剖視圖。
[0024] 圖12是示出形成本發明槽紋介質的輥縫的放大局部剖視圖。
【具體實施方式】
[0025] 本發明提供了用于形成槽紋過濾介質、單面介質、和過濾介質包的方法和裝置。槽 紋過濾介質可以單獨使用，或與其它過濾介質（例如表面片材）結合使用，以形成單面介 質。另外，槽紋過濾介質和單面介質可以各自用于形成過濾介質包。槽紋過濾介質可用于 過濾氣態或液態物質。示例性的氣態物質包括空氣，而示例性的液態物質包括水、油、燃料 和液壓流體。可以由本發明的方法和裝置提供的過濾介質形式包括申請日為2007年2月 2日的美國專利申請序列號60/899, 311和申請日為2007年6月26日的60/937, 162所披 露的過濾介質形式。上述兩篇申請以其全文形式在此被結合入本文作為引用。
[0026] 根據本發明的方法和裝置制備的槽紋過濾介質由于具有能提供更多可供過濾的 介質的總體能力，可被認為是對有時被表征為A槽紋或B槽紋介質的現有技術槽紋過濾介 質的改進。 槽紋討濾介質
[0027] 槽紋過濾介質可用于以多種方式提供流體過濾器結構。一種公知的方式是作為 Z-過濾結構。本文所用的術語" Z-過濾結構"或" Z-過濾介質"是指這樣一種過濾元件結 構，其中各波紋狀的、折疊的、褶皺的或以其它方式形成的過濾槽紋被用于限定縱向過濾槽 紋，以便流體流過介質；所述流體沿著過濾元件的入口和出口流動端（或流動面）之間的 槽紋流動。Z-過濾介質的過濾元件的一些示例披露于美國專利號5, 820, 646 ;5, 772, 883 ; 5, 902, 364 ；5, 792, 247 ；5, 895, 574 ；6, 210, 469 ；6, 190, 432 ；6, 350, 296 ；6, 179, 890 ； 6, 235, 195 ;Des. 399, 944 ;Des. 428, 128 ;Des. 396, 098 ;Des. 398, 046 ;和 Des. 437, 401 ;上 述15篇引用文獻中的每一篇均在此被結合入本文引用。
[0028] -種類型的Z-過濾介質采用兩種介質構件結合在一起，以形成介質結構。所述兩 種構件為：（1)槽紋（例如，波紋狀的）介質片材；和（2)表面介質片材。表面介質片材通 常是非波紋狀的，不過它可以是波紋狀的，例如垂直于如公開日為2005年8月25日的國際[0029] 利用兩種介質構件結合在一起而形成介質結構的所述類型的Z-過濾介質（其中 兩種構件為槽紋介質片材和表面介質片材）可被稱為"單面介質"或"單表面介質"。在某 些Z-過濾介質結構中，單面介質（槽紋介質片材和表面介質片材）一起可用于限定具有平 行的入口和出口槽紋的介質。在其它結構中，入口和出口槽紋可以是非平行的，例如取決于 選擇具有錐形槽紋的介質元件的部分。在某些情況，槽紋片材和非槽紋片材固定在一起，并 隨后被卷繞以形成Z-過濾介質結構。所述結構披露于，例如美國專利號6, 235, 195和美國 專利號6, 179, 890中，上述文獻的每一篇在此被結合入本文引用。在某些其它結構中，槽紋 介質固定至扁平介質的一些非卷繞部分彼此層疊，以形成過濾結構。所述結構的一個示例 披露于美國專利號5, 820, 646的圖11，該文獻在此被結合入本文引用。一般，Z-過濾介質 被卷繞的結構可被稱為卷繞結構，而Z-過濾介質被層疊的結構可被稱為層疊結構。過濾元 件可被設置成具有卷繞結構或層疊結構。
[0030] 通常，槽紋片材/表面片材組合（例如，單面介質）繞其自身卷繞以形成卷繞的介 質包是通過使表面片材向外實現的。卷繞的某些技術披露于公開日為2004年9月30日的 國際公開號WO 2004/082795中，該文獻在此被結合入本文引用。其結果是，所形成的卷繞 結構一般具有一部分表面片材作為介質包的外表面。
[0031] 此處所用表示介質中結構的術語"波紋（的）"是指，使介質穿過兩個波紋輥（即 進入兩個輥之間的輥隙或輥縫）所形成的槽紋結構，其中每個輥具有適于在所形成的介質 上產生波紋效果的表面特征。術語"波紋"不是指通過不涉及使介質進入波紋輥之間的輥 縫的技術所形成的槽紋。不過，術語"波紋"旨在適用于即使介質在波紋成形之后被進一步 改進或變形的情況，例如，通過公開日為2004年1月22日的PCTWO 04/007054所述的折疊 技術，該文獻在此被結合入本文引用。
[0032] 波紋介質是特定形式的槽紋介質。槽紋介質是